Storage Space in Windows 10: performance result

How to Create a Storage Space

這一篇文章就不贅述如何建立 Storage Space 的流程,以及四種類型的差異,有需要了解細節的朋友,可以參考這一篇文章: 建立儲存空間( Storage Space )的流程

為什麼要用 Storage Space

不論是 Windows 10 或 Windows Server 的作業系統,都提供儲存空間 ( Storage Space ) 的功能可以使用。最大的差別在於:

  • Windows 10: support “NTFS” foramt only
  • Windows Server: support “NTFS”  and “ReFS” foramts

但是,這個差異對大部分的使用者而言,應該算是無感的差異吧?!

那麼還有什麼原因要考慮建立儲存空間嗎? 對我而言,原因就是【免費】+【容易設定】! 當然,有些人會說這個功能缺點多啦,因為:

  • 占用 CPU 資源
  • 讀寫速度沒有 Hardware RAID card 快

但是,對於一般使用者而言,假使看到 PChome 網站上面販賣的 Adaptec 8805 8-port RAID crad 價錢後,真的會掏出 NTD$ 27,600 裝在自己的電腦上面嗎?

再者,一張 Hardware RAID card 的功耗大概在 10W ~ 20W之間(參考 Microsemi 範例),即使電腦在閒置狀態下,還是要消耗這麼多的電源。但是, Storage Space 只有在資料讀寫的時候,才會增加額外的 CPU 使用率。

最後一點就是手上有數顆多餘的正常 HDD ( 500GB、640GB、1000GB),使用儲存空間-簡單 ( Simple ) 的選項,組合起來成為 2TB 的大空間,拿來儲存監視器的錄影檔,還真的蠻方便的。

Storage Space 的讀寫效能會變好還是變差

在網路上,可以找到很多介紹 Hardware RAID 或 Storage Space 的文章,當然也可以看到這些類型的優缺點。但是,卻很少看到這些類型的讀寫效能,會比單顆 SSD / HDD 的讀寫效能好或壞的文章。

這一篇文章,就針對 4 種 Storage Space types ,做不同 Data size, Queue depth, SSD count 的讀寫效能比較。

  • Hardware RAID types :
    • RAID 0
    • RAID 1
    • RAID 5
  • Storage Space types:
    • Simple
    • Two-way mirror
    • Three-way mirror
    • Parity
02_ Storage Space vs Hardware RAID types_800x393
Hard RAID v.s. Storage Space(儲存空間)

Single SSD Performance

測試 Storage Space 的動機

在這篇文章中,純粹是好奇不同類型的Storage Space,彼此之間讀寫速度的相對比較。有了明確的數據後,就可以依照自己的需求,選擇最適當的類型來使用。

而不是單單只考慮【資料安全性】來做選擇,或者是依照理論來判斷哪個類型的效能比較好。相信有部分的人會跟我一樣,也想將所謂的【效能好】量化成數字,這樣子不是比較有感覺嗎?所以,就拿手邊的 SSD 來做測試,重點放在:

不同類型的儲存空間,彼此之間讀寫速度的差異。至於測試結果的數字,並不代表這些類型的最佳效能。畢竟,這是一篇非專業的測試文^_^…。但是,卻可以看到測試後,將數據量化後的效能比較。

測試條件

Test background:

  • Operating System:
    • Windows 10 Professional 64-bit
  • CPU:
  • RAM:
    • Micron Crucial DDR4-3200 16G*2
  • Motherboard:
  • Storage:
    • Micron Crucial CT240BX500SSD1 x 2
    • Kingston SSDNow A400 120GB x 4
  • Test tool:
    • IOmeter
    • Outstanding I/Os: 1 ~ 32
    • Data size: 512Byte, 4KByte, 16KByte, 32KByte, 64KByte, 256KByte, 512KByte, 1024KByte
    • Test pattern:
      • Sequential
        • Read, Write
      • Random
        • Read, Write
    • Test duration: 5 minutes
    • Idle interval: 10 seconds for each run

SSD BX500、A400 Performance Results

因為這次實驗中,Kingston SSDNow A400 120GB 有4顆,而 Micron Crucial CT240BX500SSD1 只有 2顆。所以先對這兩款 SSD 做一下測試,心裡有個底之後,才不會被接下來的 4 種Storage Space類型的測試數據,搞得很亂而無法做結論。

03_ Sequence Read QD 1 BX500 vs A400
Sequence Read QD=1, BX500 vs A400 (上圖)
04_ Sequence Read QD 32 BX500 vs A400
Sequence Read QD=32, BX500 vs A400 (上圖)
05_ Sequence Write QD 1 BX500 vs A400
Sequence Write QD=1, BX500 vs A400 (上圖)
06_ Sequence Write QD 32 BX500 vs A400
Sequence Write QD=32, BX500 vs A400 (上圖)
07_ Random Read QD 1 BX500 vs A400
Random Read QD=1, BX500 vs A400 (上圖)
08_ Random Read QD 32 BX500 vs A400
Random Read QD=32, BX500 vs A400 (上圖)
09_ Random Write QD 1 BX500 vs A400
Random Write QD=1, BX500 vs A400 (上圖)
10_ Random Write QD 32 BX500 vs A400
Random Write QD=32, BX500 vs A400 (上圖)

三種Storage Space類型的效能數據

由 4 顆 Kingston A400 組成 Simple, Two-Way Mirror and Parity

因為 Three-Way Mirror 最少需要 5 顆硬碟才能建立,所以就先看 Simple、Two-Way Mirror、Parity ,這 3 種類型的測試數據了。

  • Simple: 使用 2 顆 Kingston A400 SSD
  • Two-Way Mirror: 使用 2 顆 Kingston A400 SSD
  • Parity: 使用 4 顆 Kingston A400 SSD
19_ Storage Space Simple Two Way Mirror Parity test condition 800x141
3 種類型的比較 (上圖)
11_ Sequential Read QD 1 Storage Space Simple Mirror Parity comparison
Sequential Read QD=1, Simple / Mirror / Parity comparison (上圖)
12_ Sequential Read QD 32 Storage Space Simple Mirror Parity comparison
Sequential Read QD=32, Simple / Mirror / Parity comparison (上圖)
13_ Sequential Write QD 1 Storage Space Simple Mirror Parity comparison
Sequential Write QD=1, Simple / Mirror / Parity comparison (上圖)
14_ Sequential Write QD 32 Storage Space Simple Mirror Parity comparison
Sequential Write QD=32, Simple / Mirror / Parity comparison (上圖)
15_ Random Read QD 1 Storage Space Simple Mirror Parity comparison
Random Read QD=1, Simple / Mirror / Parity comparison (上圖)
16_ Random Read QD 32 Storage Space Simple Mirror Parity comparison
Random Read QD=32, Simple / Mirror / Parity comparison (上圖)
17_ Random Write QD 1 Storage Space Simple Mirror Parity comparison
Random Write QD=1, Simple / Mirror / Parity comparison (上圖)
18_ Random Write QD 32 Storage Space Simple Mirror Parity comparison
Random Write QD=32, Simple / Mirror / Parity comparison (上圖)

>>> 你可能會有興趣: 【使用情境】影片錄影搭配 Storage Space,讓工作更有效率!

Simple 的優點在哪裡?

從上面的測試結果看起來,不論是 Sequential Write or Random Write,表現並不會比Two-Way Mirror & Parity 差!尤其是在 Data Size 不是很大的情況下,這種優勢特別明顯。

Two-Way Mirror 的優點在哪裡?

不論是 Sequential Read / Write or Random Read / Write,看不出來在哪種情況下,效能會比 Simple or Parity 好。假使跟章節【SSD BX500、A400 Performance Results】 的單顆 SSD 效能相比的話,也是比較差。所以, Two-Way Mirror 的優勢真的不在效能,反而是在極佳的【資料安全保護性】這一點上面。

Parity 的優點在哪裡?

不確定是不是 SSD 顆數較多的關係,看起來在 Sequential Read / Random Read 的效能真的比較好,尤其是 Data Size 比較大的情況下。但是這一點優點就先保留一下,下一個章節會看到不同顆數 SSD 的數據,到時候再來下結論比較客觀。

硬碟顆數對不同Storage Space類型的效能影響

硬碟顆數變多,效能會變多好呢

在這一個章節,一次看完全部Storage Space類型效能的比較。根據自己的需求,在【資料安全保護】與【效能】之間的拿捏,希望可以選擇最適合的儲存空間類型。

  • Simple: 使用 4 顆 Kingston A400 SSD
  • Two-Way Mirror: 使用 4 顆 Kingston A400 SSD
  • Three-Way Mirror: 使用 4 顆 Kingston A400 + 2 顆 Micron Crucial BX500
  • Parity: 使用 4 顆 Kingston A400 SSD
20_ Storage Space Simple Two Way Mirror three way mirror Parity test condition
4 種類型的比較 (上圖)
21_ 儲存空間 Sequential Read QD=1 Simple Two Way Mirror three way mirror Parity performance
Sequential Read QD=1, Multiple drives comparison (上圖)
22_ 儲存空間 Sequential Read QD=32 Simple Two Way Mirror three way mirror Parity performance
Sequential Read QD=32, Multiple drives comparison (上圖)
23_ 儲存空間 Sequential Write QD=1 Simple Two Way Mirror three way mirror Parity performance
Sequential Write QD=1, Multiple drives comparison (上圖)
24_ 儲存空間 Sequential Write QD=32 Simple Two Way Mirror three way mirror Parity performance
Sequential Write QD=32, Multiple drives comparison (上圖)
25_ 儲存空間 Random Read QD=1 Simple Two Way Mirror three way mirror Parity performance
Random Read QD=1, Multiple drives comparison (上圖)
26_ 儲存空間 Random Read QD=32 Simple Two Way Mirror three way mirror Parity performance
Random Read QD=32, Multiple drives comparison (上圖)
27_ 儲存空間 Random Write QD=1 Simple Two Way Mirror three way mirror Parity performance
Random Write QD=1, Multiple drives comparison (上圖)
28_ 儲存空間 Random Write QD=32 Simple Two Way Mirror three way mirror Parity performance
Random Write QD=32, Multiple drives comparison (上圖)

相同硬碟數量下,Parity 的優點

比較章節【由 4 顆 Kingston A400 組成 Simple, Two-Way Mirror and Parity】的數據,可以明顯看到在相同硬碟數量下,Parity Sequential Read / Random Read 效能比 Simple & Mirror 好的狀況,只剩下:

  • 高 QD
  • 大 Data Size

讀寫效能的確與硬碟數量呈正相關

可以對照章節【由 4 顆 Kingston A400 組成 Simple, Two-Way Mirror and Parity】與章節【硬碟顆數變多,效能會變多好呢】的數據,不論是哪一種儲存空間的類型,硬碟數量越多,讀寫效能的確越好。

>>> 你可能會有興趣: 【免費軟體】Macrium、Acronis 無法備份 Storage Space的資料, 不過這套可以!

Windows 10 儲存空間的結論

1、使用儲存空間的限制

既然儲存空間是 Windows 10 提供的功能,所以當電腦沒有進入Windows 10桌面的話,是看不到也無法使用儲存空間。
假設你習慣用 Macrium Reflect ,把 Windows 10 作業系統備份成檔案(image),又放在儲存空間的話,改天當你要利用 Macrium Reflect 進行還原,就會發現在 Macrium Reflect 的開機系統中,是看不到儲存空間的,更不用找 image 在哪裡。

2、一般文書、小資族改選哪一種類型呢

打開電腦看了一下日常工作的檔案大小後,大部分都介於20KB – 數百KB之間;至於軟體或影音檔案就不用提了,從數MB到數百MB都有可能。這也就是為什麼 3 年前買的筆電 Acer E5-575G,把光碟機改裝成第 2 顆硬碟後,建立 Simple 類型使用到現在的原因。因為硬碟容量不會打折,而且讀寫效能也不會差的離譜。(參考章節【由 4 顆 Kingston A400 組成 Simple, Two-Way Mirror and Parity】的結果)至於資料備份的問題,就定期同步到雲端就解決了。
不過家用電腦的話,我是使用 Two-Way Mirror,畢竟主機板的 SATA port 比較多,3.5吋的硬碟容量也大,所以即使硬碟容量使用率只有50%,對我的使用情境也不會造成影響。不過,也意外發現了 Two-Way Mirror 除了擁有【資料安全保護】的優點外,在讀寫效能方面好像也是名列前茅的類型。(參考章節【硬碟顆數變多,效能會變多好呢】的結果)

3、Storage Space無法做開機碟,那麼硬體 RAID 可以嗎?

想要建立開機碟的話,有兩個選擇: 一個是使用主機板 RAID,另一個是使用硬體 RAID CARD。不過以價格來考慮的話,會優先推薦先使用主機板RAID。有興趣的話,可以參考這篇文章: 主機板RAID 0/1/5/10 的讀寫效能

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